PCB 設計で干渉防止機能を強化する方法

電子技術の急速な発展は、電子部品の高密度化に貢献しており、PCB 設計者に干渉防止機能が求められています。 PCB 設計のプロセスでは、設計者は PCB 設計の一般原則と干渉防止の要件に準拠する必要があります。 PCB 設計における干渉防止の能力は、設計の重要なポイントとさえ見なされている電子製品の有効性と安定性に直接関係しています。設計の手順で干渉防止の要件が十分に考慮されると、後で干渉防止対策を講じる必要がないため、時間も節約されます。

PCB の干渉発生源

PCB での干渉発生の原因は、次の要素に由来します。
a.干渉源とは、リレー、シリコン制御整流器、電気機械、高周波クロックなど、干渉を生成するコンポーネント、デバイス、または信号を指します。
b.センシティブコンポーネントとは、A/D(D/A)コンバータ、シングルチップマイクロコンピュータ(SCM)、デジタルICなど、影響を受けやすいものをいう。
c.伝送経路とは、干渉が発生源から敏感なコンポーネントまで移動する経路または媒体を指します。干渉の伝達経路に応じて、干渉は伝導干渉と放射干渉の 2 つのカテゴリに分類できます。前者は、リードを介して影響を受けやすいコンポーネントに伝達される干渉を指します。有用な信号の周波数帯域とは異なり、高周波干渉ノイズの伝送は、リードにフィルターを追加することで削減でき、場合によっては絶縁オプトカプラーを追加することもできます。放射干渉とは、空間を介して敏感なコンポーネントに伝達される干渉を指します。一般的な解決策は、干渉源と敏感なコンポーネントの間の距離を広げるか、それらをアース線で分離することです.

PCB 設計における干渉防止の原則

干渉防止の一般的な原則には、干渉源の抑制、干渉伝送経路の削減、敏感なコンポーネントの干渉防止能力の向上が含まれます。各原則の具体的な対策は、次のコンテンツで表示されます。

• 干渉源を抑制する

を。リレーの場合、干渉源を抑制するために 2 つの対策を講じることができます。干渉源とは、リレー、シリコン制御整流器、電気機械、高周波クロックなど、干渉を生成するコンポーネント、デバイス、または信号を指します。
1)。フライバック ダイオードをリレー コイルに追加して、コイル オフ時に発生する逆起電力の干渉を除去することができます。
2)。火花の干渉を減らすために、火花抑制回路をリレーのピンに並列に接続できます。

b.電気機械の場合、フィルター回路を追加できます。コンデンサとインダクタのリードはできるだけ短くする必要があることに注意してください。

c.シリコン制御整流器の場合、RC 干渉回路をシリコン制御整流器のピンに接続して、シリコン制御整流器によって生成されるノイズを低減できます。

d. 0.01MF から 0.1MF の範囲の高周波コンデンサをボード上の各 IC に接続して、IC によって生成される電源への干渉を低減する必要があります。高周波コンデンサの配線に関しては、配線は電源に近く、短く太くする必要があることに注意してください。そうしないと、フィルタ効果の影響を受けて等価直列抵抗が増加します。

• 干渉伝達経路を削減する

具体的には、一般的な干渉伝達経路の削減策としては、次のようなものがある。
a. SCM への電力の影響を十分に考慮する必要があります。多くのSCMは電源のノイズに非常に敏感であり、フィルタ回路または電圧レギュレータをSCM電源に追加して、電源ノイズからSCMへの干渉を減らす必要があります.
b. SCMのI/Oポートをノイズ成分の抑制に利用する場合は、I/Oポートとノイズ源の間にアイソレーション(Π型フィルタ波)を追加する。
c.水晶発振器のルーティングに注意してください。水晶発振器は、クロック ゾーンを分離するグランド ワイヤを使用して SCM ピンの近くに配置する必要があります。
d.水晶振動子のシェルをグランドに接続して安定化する。ボードには、強い信号または弱い信号、デジタル信号またはアナログ信号に基づいた適切なパーティションが必要です。電気機械やリレーなどの干渉源は、SCM などの敏感なコンポーネントから分離する必要があります。
e.アース線を使用して、デジタル ゾーンをアナログ ゾーンから分離し、デジタル アースをアナログ アースから分離し、一方の端で電源アースに接続する必要があります。この原理は、A/DおよびD/Aチップのルーティングにも適しています。
f. SCM と高出力コンポーネントのアース線は、相互干渉を減らすために、個別にアースに接続する必要があります。また、大電力部品は基板の端に配置する必要があります。
g.フェライト ビーズ、フェライト チューブ、パワー フィルター、シールド ケースなどの干渉防止コンポーネントは、SCM I/O ポート、電源線、PCB 接続ラインなどのボード上のいくつかの重要な場所で使用され、システムの干渉防止能力を大幅に高めます。

• 敏感なコンポーネントの耐干渉能力を高める

これは、敏感なコンポーネントからの干渉ノイズのピックアップを減らし、異常な状態から迅速に回復するための対策を指します。影響を受けやすいコンポーネントの干渉防止能力を高めるための通常の対策には、次のようなものがあります。
a.
b.誘導ノイズを低減するために、配線の際に回路ループの面積を大きくする必要がある。
c. 配線の際、電源線とアース線の両方をできるだけ太くし、圧力損失を減らしてノイズを減じることができるようにする。
c. SCM のアイドル状態の I/O ポートはグランドまたは電源に接続する必要があり、システム ロジックを変更することなく他の IC のアイドル状態のポートも接続する必要があります。
d.
e. SCM上でパワーモニターとウォッチドッグ回路を使用することにより、回路全体の耐干渉能力を大幅に向上させることができる。
f. ICソケットではなく、IC部品を基板に直接溶接する。現在の速度で要件を満たすことができるため、SCM の水晶発振器を減らし、低速のデジタル回路をピックアップする必要があります。

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